EP1609523A1 - Dispositif de mélange dynamique en ligne - Google Patents

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EP1609523A1
EP1609523A1 EP05291169A EP05291169A EP1609523A1 EP 1609523 A1 EP1609523 A1 EP 1609523A1 EP 05291169 A EP05291169 A EP 05291169A EP 05291169 A EP05291169 A EP 05291169A EP 1609523 A1 EP1609523 A1 EP 1609523A1
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EP
European Patent Office
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rotor
holes
disks
discs
casing
Prior art date
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EP05291169A
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German (de)
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EP1609523B1 (fr
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Jacques Boutet
Michel Vullin
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PCM Pompes
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PCM Pompes
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Publication date
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Application filed by PCM Pompes filed Critical PCM Pompes
Publication of EP1609523A1 publication Critical patent/EP1609523A1/fr
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Publication of EP1609523B1 publication Critical patent/EP1609523B1/fr
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
    • B01F27/73—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis with rotary discs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/47—Mixing liquids with liquids; Emulsifying involving high-viscosity liquids, e.g. asphalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/45—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
    • B01F25/452—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces
    • B01F25/4521—Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces the components being pressed through orifices in elements, e.g. flat plates or cylinders, which obstruct the whole diameter of the tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/19—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis
    • B01F27/191—Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis with similar elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/50—Mixing receptacles
    • B01F35/53—Mixing receptacles characterised by the configuration of the interior, e.g. baffles for facilitating the mixing of components
    • B01F35/531—Mixing receptacles characterised by the configuration of the interior, e.g. baffles for facilitating the mixing of components with baffles, plates or bars on the wall or the bottom

Definitions

  • helical screw rotors have the disadvantage of being expensive manufacturing and this fact are reserved for applications in which the other types of rotors may not be suitable.
  • the vane rotors On their side, the vane rotors have the disadvantage of offering too much passage section (angular sectors between successive palettes peripherally).
  • pallets which are often fixed by welding on the central shaft of the rotor, can prove fragile especially in the case of products with very large viscosity.
  • the object of the invention is to overcome the disadvantages currently known devices and to propose an improved device that responds better, especially as to its efficiency and cost, the requirements of the practical in some applications.
  • the invention proposes an in-line dynamic mixing device as explained in the preamble which, being arranged according to the invention, is characterized in that the rotor supports a multiplicity of successive coaxial disks, each disk having a plurality of holes, and the casing supports a multiplicity of successive coaxial disks, each disk having a central orifice for the passage of the rotor and a plurality of holes, the rotor disks and the housing disks being mutually axially alternated and spaced from each other by successive intervals.
  • the discs fixed or rotary, are substantially perpendicular to the axis of rotation of the rotor and bear almost no axial effort.
  • the device thus constituted is therefore very robust in same time as it is of economic manufacture, the perforated discs which can be mass produced by conventional machining means.
  • the drive of the rotor can be provided by means of motorization, especially motor electric, commonly available and therefore of a lesser cost.
  • a mixing device presents a very large number of structural parameters and the adjustment of one or more of them allows a adaptation to mixing conditions and / or very diverse products.
  • holes are distributed circularly in the vicinity of the periphery of at least some rotor disks and / or less some crankcase disks. But he is also possible to have holes arranged, particularly circumscribed, outside the periphery of at least some rotor disks and / or less some crankcase disks.
  • holes at least some rotor discs and / or holes at least some casing disks are round to treat products of small granulometry or liquid or non-round shape (particularly angular such as triangular) to process more products large granulometry or lumpy.
  • holes of different shapes may, where necessary, be provided on the same disc.
  • holes of less some adjacent disks respectively of the rotor and housing are centered on circumferences respective substantially identical, ie move substantially opposite each other; or well be centered on respective circumferences significantly different if we wish to better disrupt the flow of the veins of the product to be mixed.
  • the holes of at least some adjacent discs respectively of the rotor and the carter are in identical numbers, especially on at least one axial section, or even the whole of the length, or on the contrary that they are in numbers different, especially on at least one axial section, over the entire length.
  • these two provisions can be combined on sections successive.
  • the intervals between the successive disks belonging alternately the rotor and the casing are equal on at least one section axial. But, if it proves useful for example to hold account for possible variations in viscosity of the product treated between entry and exit as the product is homogenized, it can be envisaged that the intervals between successive disks belonging alternatively to rotor and crankcase differ axially, for example this variation can intervene by successive axial sections; in particular one can foresee that these intervals vary gradually over at least an axial section; In particular, it is possible to envisage that the intervals are smaller in the vicinity of the outlet that near the inlet if the viscosity of the mixed product decreases or is larger if the viscosity of the mixed product increases.
  • the rotational speed of the rotor constitutes of course an important parameter of adjustment of operating conditions of the device for obtaining a desired result.
  • the housing has a single inlet, in particular disposed coaxially at one of its ends, for the admission of a flow formed by the meeting of at least two primary products, which means that the meeting of primary products was carried out before the device of the invention, for example using a first T-mix (coarse mix) located upstream from the entrance.
  • a first T-mix coarse mix
  • crankcase can be provided has at least two entries for the admission of respective primary products to be blended, thereby save the first mixer located upstream, the inputs can all be located parallel to the axis at one end of the housing, or at least some entrances can be arranged laterally for example to achieve staged blends of several products.
  • each provision can be implemented on the the whole length of the rotor, or only on one axial section of the rotor, successive axial sections can be equipped differently.
  • a dynamic mixer device in line according to the invention intended to intimately mix two or more products primary, has a substantially elongate housing 2 and internally cylindrical of revolution with at least one input 3 (here arranged axially at one end of the housing) for said product to be mixed and at least one output 4 (here arranged laterally) to evacuate the product intimately mixed.
  • the device 1 also comprises a rotor 5 extending internally to said housing 2 and coaxially to it, and means for driving in rotation (no shown in Figure 1) are intended to lead to rotation (arrow 6) the rotor 5.
  • the rotor 5 supports a multiplicity of disks 7 successive coaxials, each disk 7 having a plurality of through holes 8, a remaining game 9 between the outer edge of each disk 7 and the wall of the casing 2.
  • the casing 2 internally supports a multiplicity of successive coaxial disks 10, each disc 10 having a central orifice 11 for the passage of the shaft 12 of the rotor 5 and a plurality of holes 13 through, a game remaining between the inner edge of each disk 10 and the shaft 12 of the rotor.
  • the discs 7 of the rotor 5 and the discs 10 of the casing 2 are mutually axially alternated and spaced from each other by respective intervals d .
  • the discs can be held apart by spacers and the stacks are held tight by suitable clamping means (clamping rods not shown for the housing discs and axial screw and shoulder for the rotor shaft).
  • the device according to the invention as it just exposed can give rise to a very big number of alternative embodiments because of the numerous parameters that can be adapted in the structure.
  • the holes are not arranged circularly, or even are arranged randomly.
  • the holes 8, 13 illustrated in Figures 1 to 5 are round in shape, but it is perfectly conceivable that they have shapes other.
  • holes may be provided polygonal, in particular triangular.
  • Figure 5A is illustrated by way of example a fixed disk 10 provided with triangular holes 13 (only one being drawn) pointed directed towards the center and a rotating disc 7 (only one fragment of it is drawn) provided with round holes 8.
  • Figure 5B is illustrated as another example a fixed disc 10 provided with triangular holes 13 pointed directed outward and a rotating disc 7 (only one fragment of it being drawn) provided with holes 8 round.
  • the round and triangular holes being dimensioned mutually so that, in alignment situation, each round hole is entered in the triangular hole opposite.
  • the holes 8 of the rotor disks 7 and the holes 13 discs 10 of the casing 2 are located on substantially identical circumferences, so that they are sequentially put into coincidence in some relative angular positions of the rotor disks and the casing.
  • such an arrangement is not mandatory and it can be envisaged that the holes of the disks rotor and the holes in the crankcase discs located on different circumferences so that they never be in coincidence as shown in the figure 6 (only a rotating disk fragment 7 being shown) or that they are sequentially only in coincidence partial.
  • Another important parameter of the operation of the device lies in the intervals between successive disks 7, 10.
  • all the successive disks 7, 10 are spaced apart from one another by equal intervals of value d .
  • a simple implementation of this arrangement consists, as illustrated in FIG. 7, in arranging the rotor 5 in several successive sections T 1 , T 2 , T 3 (for example two or three sections) in which the intervals have different values.
  • the quantity ⁇ could itself be a constant quantity, or a variable quantity depending on the index i , or even a percentage of a basic value or the value of the preceding interval.
  • the holes 8, 13 opposite adjacent discs 7, 10 respectively belonging to the rotor 5 and to the casing 2 have substantially identical sections on at least one axial portion of the rotor. ; for example the holes 8, 13 of round shape illustrated in Figures 1 and 2 have substantially the same diameter over the entire length of the rotor.
  • this arrangement is not mandatory, and it is possible to envisage holes 8, 13 respectively having different sections on several axial sections as illustrated in FIG. 8 (here this arrangement is associated with identical intervals between the disks). successive), or continuously variable sections on at least one axial section.
  • the holes 8, 13 of round shape have different diameters ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 , which here decrease on respective axial sections T 1 , T 2 , T 3 of the rotor for a mixture having a decreasing viscosity (these diameters being increasing in the case of a mixture with increasing viscosity).
  • the rotational speed of the rotor is an important parameter for setting the conditions operation of the device required for a given application. Adaptation of games between discs and respectively the crankcase and the rotor allows also affect the flow of the product through the device.
  • Figure 9 is illustrated by way of example a mixing device according to the invention shown in its set (the same numerical references to the figures 1 and 2 are used to designate the organs identical).
  • the mixer is supposed to be analogous to that of Figure 1, with alternating discs 7, 10 which are separated by equal intervals and which are provided with holes 8, 13 round as shown in Figure 2.
  • a first mixer for example a T-mixer
  • entry 3 which, in the illustrated example, is an entry axial axis located coaxially with the rotor 5.
  • the casing 2 is secured to a frame 14 which is itself fixed on a mounting base 15.
  • Shaft 12 of rotor 5 is integral in rotation of the output shaft 16 of a gear reducer speed 17 fixed to the frame 14 (or whose frame 14 is part integral of the crankcase), the speed reducer 17 being itself coupled to the output shaft of an engine Electric drive 18.
  • a mixer device dynamic online so arranged uses materials commonly available commercially, and can be realized with a relatively reduced cost.
  • the housing may have a single input, for example axial as shown in the figure 9, for the simultaneous admission of primary products; but it is also possible to envisage several entrances, including an entrance or several entrances to a end of the crankcase and another or more entrances located laterally on the housing: it becomes then possible to perform a staged mix of several products; for example two products are introduced, together or separately at one end of the housing and are mixed on a first section of the crankcase, then a third product is introduced laterally and is mixed with the previous ones on a second section of the housing, etc.

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Abstract

Dispositif de mélange dynamique en ligne pour mélanger de façon intime un produit formé par au moins deux produits primaires, comprenant : un carter (2) allongé et intérieurement cylindrique de révolution avec au moins une entrée (3) pour le produit à mélanger et une sortie (4) pour le produit intimement mélangé ; un rotor (5) intérieur et coaxial au carter (2) ; et des moyens d'entraînement du rotor ; le rotor supporte une multiplicité de disques (7) coaxiaux successifs dont chacun comporte une pluralité de trous (8) et le carter supporte une multiplicité de disques (10) coaxiaux successifs dont chacun comporte un orifice (11) central pour le passage du rotor et une pluralité de trous (13) ; les disques (7) du rotor (5) et les disques (10) du carter (2) étant mutuellement alternés axialement et écartés les uns des autres. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne d'une façon générale le domaine des mélangeurs dynamiques en ligne et, d'une façon plus précise, elle concerne des perfectionnements apportés aux dispositifs de mélange dynamique en ligne pour mélanger de façon intime un produit formé par au moins deux produits primaires, comprenant
  • un carter sensiblement allongé et intérieurement cylindrique de révolution avec au moins une entrée pour ledit produit à mélanger et au moins une sortie pour le produit intimement mélangé,
  • un rotor intérieur audit carter et coaxial à celui-ci, et
  • des moyens d'entraínement en rotation dudit rotor.
On connaít divers types de dispositifs de mélange à simple rotor ou à double rotor (notamment contrarotatifs) équipé de vis hélicoïdales, de pales rayonnantes ou autres, associés ou non à des reliefs fixes prévus sur la paroi interne du carter.
Ces dispositifs connus permettent de mélanger certains produits tels que des pâtes ou des crèmes ou des liquides et à ce titre ils sont couramment utilisés dans le domaine agroalimentaire, mais ils ne permettent pas de traiter efficacement d'autres produits, tels que des produits à tendance grumeleuse - c'est-à-dire ayant tendance à former des grumeaux - ou des produits obtenus à partir de volumes respectifs très différents de produits primaires et/ou de produits primaires à viscosités respectives très différentes (par exemple mélange de pâte à carrelage et d'un colorant).
En outre, les rotors à vis hélicoïdale présentent l'inconvénient d'être de fabrication onéreuse et de ce fait sont réservés aux applications dans lesquelles les autres types de rotors ne peuvent convenir.
De leur côté, les rotors à palettes présentent l'inconvénient d'offrir une trop grande section de passage (secteurs angulaires entre palettes successives périphériquement). En outre, les palettes, qui souvent sont fixées par soudure sur l'arbre central du rotor, peuvent s'avérer fragiles notamment dans le cas de produits à très grande viscosité.
L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs actuellement connus et de proposer un dispositif perfectionné qui réponde mieux, notamment quant à son efficacité et à son coût, aux exigences de la pratique dans certaines applications.
A cet effet, l'invention propose un dispositif de mélange dynamique en ligne tel qu'exposé au préambule qui, étant agencé conformément à l'invention, se caractérise en ce que
le rotor supporte une multiplicité de disques coaxiaux successifs, chaque disque comportant une pluralité de trous, et
le carter supporte une multiplicité de disques coaxiaux successifs, chaque disque comportant un orifice central pour le passage du rotor et une pluralité de trous,
les disques du rotor et les disques du carter étant mutuellement alternés axialement et écartés les uns des autres par des intervalles successifs.
Les disques, fixes ou rotatifs, sont sensiblement perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor et ne supportent quasiment aucun effort axial. Le dispositif ainsi constitué est donc d'une très grande robustesse en même temps qu'il est de fabrication économique, les disques perforés pouvant être produits en série par des moyens d'usinage classiques.
Au surplus, l'entraínement du rotor peut être assuré par des moyens de motorisation, notamment à moteur électrique, couramment disponibles et donc d'un moindre coût.
Au cours de la rotation du rotor, le produit est amené à se diviser selon une grande multiplicité de trajets qui se modifient en permanence et qui passent par les trous des disques successifs et par les intervalles entre ceux-ci, ainsi que les jeux fonctionnels existant entre la périphérie externe des disques rotatifs et la paroi du carter ou la périphérie interne des disques fixes et l'arbre du rotor. Cette multiplicité de trajets continuellement variables conduit à un malaxage très intime des produits primaires et à une réduction, voire à une disparition, des éventuels grumeaux et donne naissance à un produit de composition parfaitement homogène aussi bien dans la finesse de sa structure que dans la qualité du mélange des produits primaires.
Un dispositif de mélange conforme à l'invention présente un très grand nombre de paramètres structurels et l'ajustement d'un ou plusieurs d'entre eux permet une adaptation à des conditions de mélange et/ou à des produits très divers.
Ainsi, on peut prévoir avantageusement que des trous soient répartis circulairement au voisinage de la périphérie d'au moins certains disques du rotor et/ou d'au moins certains disques du carter. Mais il est également possible de faire en sorte que des trous soient disposés, notamment répartis circulairement, en dehors de la périphérie d'au moins certains disques du rotor et/ou d'au moins certains disques du carter. Ces deux dispositions peuvent bien entendu se combiner entre elles, les disques concernés étant alors pourvus de trous périphériques et centraux.
Il est également possible de prévoir que des trous d'au moins certains disques du rotor et/ou des trous d'au moins certains disques du carter soient de forme ronde pour traiter des produits de petite granulométrie ou liquides ou bien de forme non ronde (notamment anguleuse telle que triangulaire) pour traiter des produits de plus grosse granulométrie ou grumeleux. Bien entendu, des trous de formes différentes peuvent, en tant que de besoin, être prévus sur un même disque.
De même, il peut être envisagé que des trous d'au moins certains disques adjacents respectivement du rotor et du carter soient centrés sur des circonférences respectives sensiblement identiques, autrement dit défilent sensiblement en regard les uns des autres ; ou bien soient centrés sur des circonférences respectives sensiblement différentes si l'on souhaite mieux perturber l'écoulement des veines du produit à mélanger.
On peut aussi prévoir que les trous d'au moins certains disques adjacents respectivement du rotor et du carter soient en nombres identiques, notamment sur au moins un tronçon axial, voire sur la totalité de la longueur, ou bien au contraire qu'ils soient en nombres différents, notamment sur au moins un tronçon axial, voire sur la totalité de la longueur. Bien entendu, ces deux dispositions peuvent être combinées sur des tronçons successifs.
On peut également prévoir que les intervalles entre les disques successifs appartenant alternativement au rotor et au carter soient égaux sur au moins un tronçon axial. Mais, si cela s'avère utile par exemple pour tenir compte de variations possibles de viscosité du produit traité entre l'entrée et la sortie au fur et à mesure que le produit s'homogénéise, on peut envisager que les intervalles entre les disques successifs appartenant alternativement au rotor et au carter diffèrent axialement, par exemple cette variation pouvant intervenir par tronçons axiaux successifs ; notamment on peut prévoir que ces intervalles varient progressivement sur au moins un tronçon axial ; notamment, il est possible d'envisager que les intervalles soient plus petits au voisinage de la sortie qu'au voisinage de l'entrée si la viscosité du produit mélangé diminue ou soient plus grands si la viscosité du produit mélangé augmente.
On peut aussi faire en sorte que les trous en vis-à-vis d'au moins certains disques adjacents appartenant respectivement au rotor et au carter possèdent des sections sensiblement identiques. Mais, en tant que de besoin, il est envisageable que les trous d'au moins certains disques adjacents appartenant respectivement au rotor et au carter possèdent des sections sensiblement non identiques ; notamment les sections peuvent être sensiblement plus petites au voisinage de la sortie qu'au voisinage de l'entrée si la viscosité du produit mélangé diminue ou être plus grandes si la viscosité du produit mélangé augmente.
Enfin, la vitesse de rotation du rotor constitue bien entendu un paramètre important d'ajustement des conditions de fonctionnement du dispositif pour l'obtention d'un résultat souhaité.
Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de l'invention, le carter comporte une entrée unique, notamment disposée coaxialement à une de ses extrémités, pour l'admission d'un écoulement formé par la réunion d'au moins deux produits primaires, ce qui signifie que la réunion des produits primaires a été réalisée en amont du dispositif de l'invention, par exemple à l'aide d'un premier mélangeur en T (mélange grossier) situé en amont de l'entrée.
Mais, si cela s'avère nécessaire et/ou techniquement possible, on peut prévoir que le carter comporte au moins deux entrées pour l'admission des produits primaires respectifs à mélanger, ce qui permet de faire l'économie du premier mélangeur situé en amont, les entrées pouvant être toutes situées parallèlement à l'axe à une extrémité du carter, ou bien au moins certaines entrées peuvent être disposées latéralement par exemple pour réaliser des mélanges étagés de plusieurs produits.
Bien entendu, si cela doit s'avérer utile au moins pour certaines applications, les dispositions qui sont énoncées ci-dessus peuvent être combinées entre elles pour parvenir à un résultat souhaité. En outre on comprendra que chaque disposition peut être mise en oeuvre sur la totalité de la longueur du rotor, ou bien seulement sur un tronçon axial du rotor, des tronçons axiaux successifs pouvant être alors équipés différemment.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
  • la figure 1 est une vue très schématique de dessus et en coupe diamétrale d'un dispositif agencé conformément à l'invention ;
  • la figure 2 est une vue légèrement agrandie et en bout du dispositif de la figure 1 montrant la conformation d'un disque du rotor et, vu partiellement à travers les trous de celui-ci, d'un disque du carter ;
  • les figures 3 à 6 sont des vues schématiques montrant, dans les mêmes conditions qu'à la figure 2, diverses variantes de conformation des disques,
  • les figures 7 et 8 sont des vues très schématiques de dessus et en coupe diamétrale de variantes de réalisation du dispositif montré à la figure 1 ; et
  • la figure 9 est une vue de côté partiellement en coupe d'un exemple concret de réalisation d'un dispositif complet de mélange conforme à l'invention.
En se reportant tout d'abord à la figure 1, un dispositif mélangeur dynamique en ligne conforme à l'invention, désigné dans son ensemble par la référence 1, prévu pour mélanger de façon intime au moins deux produits primaires, comporte un carter 2 sensiblement allongé et intérieurement cylindrique de révolution avec au moins une entrée 3 (ici disposée axialement à une extrémité du carter) pour ledit produit à mélanger et au moins une sortie 4 (ici disposée latéralement) pour évacuer le produit intimement mélangé.
Le dispositif 1 comporte également un rotor 5 s'étendant intérieurement audit carter 2 et coaxialement à celui-ci, et des moyens d'entraínement en rotation (non montrés sur la figure 1) sont prévus pour entraíner en rotation (flèche 6) le rotor 5.
Le rotor 5 supporte une multiplicité de disques 7 coaxiaux successifs, chaque disque 7 comportant une pluralité de trous traversants 8, un jeu 9 subsistant entre le bord externe de chaque disque 7 et la paroi du carter 2.
Le carter 2 supporte intérieurement une multiplicité de disques 10 coaxiaux successifs, chaque disque 10 comportant un orifice central 11 pour le passage de l'arbre 12 du rotor 5 et une pluralité de trous 13 traversants, un jeu subsistant entre le bord interne de chaque disque 10 et l'arbre 12 du rotor.
Les disques 7 du rotor 5 et les disques 10 du carter 2 sont mutuellement alternés axialement et écartés les uns des autres par des intervalles d respectifs. Les disques peuvent être maintenus écartés par des entretoises et les empilements sont maintenus serrés par des moyens de serrage appropriés (tiges de serrage non montrées pour les disques du carter et vis axiale et épaulement pour l'arbre du rotor).
La rotation des trous 8 des disques du rotor en regard des trous fixes des disques du carter définit, pour le produit, une multitude de trajets d'écoulement continuellement variables qui favorisent un brassage profond du produit et conduit à un mélange efficace des produits primaires avec l'obtention d'une granulométrie fine (suppression des grumeaux).
Le dispositif conforme à l'invention tel qu'il vient d'être exposé peut donner lieu à un très grand nombre de variantes de réalisation en raison des nombreux paramètres qu'il est possible d'adapter dans la structure.
Ainsi, comme illustré dans l'exemple des figures 1 et 2 (celle-ci montrant en vue de bout un disque rotorique et, à travers les trous de celui-ci, un disque du carter), il est prévu que tous les trous 8, 13 de respectivement tous les disques 7, 10 du rotor 5 et du carter 2 soient répartis circulairement au voisinage de la périphérie des disques. Mais il est tout à fait envisageable que des trous soient répartis circulairement en dehors de la périphérie des disques, comme illustré à la figure 3. Il est également envisageable de combiner ces deux dispositions de manière que des trous soient répartis circulairement à la fois périphériquement et vers le centre, comme illustré à la figure 4.
A titre de variante, il peut également être prévu que les trous ne soient pas disposés circulairement, voire soient disposés aléatoirement.
Par ailleurs, les trous 8, 13 illustrés aux figures 1 à 5 sont de forme ronde, mais il est parfaitement envisageable qu'ils possèdent des formes autres. En particulier, on peut prévoir des trous polygonaux, notamment triangulaires. A la figure 5A est illustré à titre d'exemple un disque 10 fixe pourvu de trous triangulaires 13 (un seul étant dessiné) à pointe dirigée vers le centre et un disque 7 tournant (seul un fragment de celui-ci est dessiné) pourvu de trous 8 ronds. A la figure 5B est illustré à titre d'autre exemple un disque 10 fixe pourvu de trous triangulaires 13 à pointe dirigée vers l'extérieur et un disque 7 tournant (seul un fragment de celui-ci étant dessiné) pourvu de trous 8 ronds. Dans les deux cas, les trous ronds et triangulaires étant dimensionnés mutuellement de manière que, en situation d'alignement, chaque trou rond soit inscrit dans le trou triangulaire en regard.
Dans les exemples illustrés aux figures 1 à 4 et 6, les trous 8 des disques rotoriques 7 et les trous 13 des disques 10 du carter 2 sont situés sur des circonférences sensiblement identiques, de sorte qu'ils sont mis séquentiellement en coïncidence dans certaines positions angulaires relatives des disques du rotor et du carter. Toutefois, un tel agencement n'est pas obligatoire et il peut être envisagé que les trous des disques rotoriques et les trous des disques du carter soient situés sur des circonférences différentes de sorte qu'ils ne soient jamais en coïncidence comme illustré à la figure 6 (seul un fragment de disque 7 tournant étant montré) ou qu'ils soient séquentiellement seulement en coïncidence partielle.
Egalement, sur les figures 1 à 6, on a supposé que les disques rotoriques et les disques du carter possédaient le même nombre de trous. Cependant il peut être envisagé que les trous des disques rotoriques soient en nombre différent des trous des disques du carter, de sorte qu'il peut, là encore, ne se présenter que des coïncidences séquentielles partielles entre trous rotoriques et trous du carter.
Un autre paramètre important du fonctionnement du dispositif réside dans les intervalles entre disques 7, 10 successifs. Dans l'exemple illustré à la figure 1, tous les disques 7, 10 successifs sont distants les uns des autres d'intervalles égaux de valeur d. Toutefois, il est possible d'envisager des intervalles qui diffèrent, et par exemple des intervalles plus grands du côté de l'entrée et des intervalles plus petits du côté de la sortie pour tenir compte d'une réduction de la viscosité du produit homogénéisé par le mélangeur, ou inversement comme illustré à la figure 7 si le mélange intime des produits primaires conduit à un accroissement de viscosité du produit final. Une mise en oeuvre simple de cette disposition consiste, comme illustré à la figure 7, à agencer le rotor 5 en plusieurs tronçons T1, T2, T3 successifs (par exemple deux ou trois tronçons) dans lesquels les intervalles ont des valeurs différentes d1, d2, d3 (par exemple croissantes sur la figure 7). Une autre solution (non représentée) peut consister à constituer, sur toute la longueur du rotor ou sur une partie de celui-ci située vers la sortie, des intervalles ayant successivement des valeurs continûment variables ; autrement dit, chaque intervalle de position i aurait une valeur di qui serait modifiée d'une quantité ∈ par rapport à la valeur di-1 de l'intervalle précédent (notamment qui serait réduite ou accrue de la quantité ∈, à savoir di = di-1 ± e). La quantité ∈ pourrait elle-même être une quantité constante, ou bien une quantité variable fonction de l'indice i, ou bien encore un pourcentage d'une valeur de base ou de la valeur de l'intervalle précédent.
Dans les exemples illustrés sur les figures 1 à 7, les trous 8, 13 en vis-à-vis de disques 7, 10 adjacents appartenant respectivement au rotor 5 et au carter 2 ont des sections sensiblement identiques sur au moins un tronçon axial du rotor ; par exemple les trous 8, 13 de forme ronde illustrés aux figures 1 et 2 ont sensiblement le même diamètre sur toute la longueur du rotor. Toutefois, cette disposition n'est pas obligatoire, et il est possible d'envisager des trous 8, 13 ayant respectivement des sections différentes sur plusieurs tronçons axiaux comme illustré à la figure 8 (ici cette disposition est associée à des intervalles identiques entre les disques successifs), ou des sections continûment variables sur au moins un tronçon axial. A la figure 8, les trous 8, 13 de forme ronde ont des diamètres Ø1, Ø2, Ø3 différents, qui ici sont décroissants sur des tronçons axiaux T1, T2, T3 respectifs du rotor pour un mélange ayant une viscosité qui diminue (ces diamètres étant croissants dans le cas d'un mélange à viscosité croissante).
Bien entendu, toutes les variantes envisageables des dispositions ci-dessus peuvent être combinées entre elles, si elles sont techniquement compatibles. En outre, comme cela a été suggéré ci-dessus, tout ou partie des variantes envisagées peuvent être mises en oeuvre sur toute la longueur du rotor ou sur un tronçon seulement de celui-ci.
Bien entendu, la vitesse de rotation du rotor constitue un paramètre important de réglage des conditions de fonctionnement du dispositif requises pour une application donnée. L'adaptation des jeux entre les disques et respectivement le carter et le rotor permet également d'influer sur l'écoulement du produit à travers le dispositif.
A la figure 9 est illustré à titre d'exemple un dispositif mélangeur conforme à l'invention montré dans son ensemble (les mêmes références numériques aux figures 1 et 2 sont reprises pour désigner les organes identiques). Le mélangeur est supposé être analogue à celui de la figure 1, avec une alternance de disques 7, 10 qui sont séparés par des intervalles égaux et qui sont pourvus de trous 8, 13 ronds comme montré à la figure 2.
En amont du dispositif mélangeur 1 se trouve un premier mélangeur (par exemple un mélangeur en T), non montré, qui reçoit et mélange grossièrement deux produits primaires et, sous l'action de moyens de pompage, le produit résultant à mélanger intimement est refoulé vers l'entrée 3 qui, dans l'exemple illustré, est une entrée axiale située coaxialement au rotor 5. Le carter 2 est solidaire d'un bâti 14 qui est lui-même fixé sur une embase de montage 15. L'arbre 12 du rotor 5 est solidaire en rotation de l'arbre de sortie 16 d'un réducteur de vitesse 17 fixé au bâti 14 (ou dont le bâti 14 fait partie intégrante du carter), le réducteur de vitesse 17 étant lui-même accouplé à l'arbre de sortie d'un moteur électrique d'entraínement 18. Un dispositif mélangeur dynamique en ligne ainsi agencé fait appel à des matériels couramment disponibles dans le commerce, et peut être réalisé avec un coût relativement réduit. Ses performances sont excellentes et il est possible de l'adapter très facilement à des produits très divers en ajustant de façon spécifique tout ou partie des paramètres structurels dont certains ont été évoqués plus haut, ainsi que la longueur du rotor (et donc le nombre des disques, les disques étant montés, aussi bien sur le rotor que dans le carter, avec interposition d'entretoises tubulaires comme visible sur les figures 1, 7 et 8) et la vitesse de rotation du rotor 5.
On soulignera que le carter peut comporter une entrée unique, par exemple axiale comme montré à la figure 9, pour l'admission simultanée des produits primaires ; mais il est également envisageable de prévoir plusieurs entrées, notamment une entrée ou plusieurs entrées à une extrémité du carter et une autre ou plusieurs autres entrées situées latéralement sur le carter : il devient alors possible d'effectuer un mélange étagé de plusieurs produits ; par exemple deux produits sont introduits, ensemble ou séparément, à une extrémité du carter et sont mélangés sur un premier tronçon du carter, puis un troisième produit est introduit latéralement et est mélangé aux précédents sur un deuxième tronçon du carter, etc.

Claims (16)

  1. Dispositif de mélange dynamique en ligne pour mélanger de façon intime un produit formé par au moins deux produits primaires, comprenant
    un carter (2) sensiblement allongé et intérieurement cylindrique de révolution avec au moins une entrée (3) pour ledit produit à mélanger et au moins une sortie (4) pour le produit intimement mélangé,
    un rotor (5) intérieur audit carter (2) et coaxial à celui-ci, et
    des moyens d'entraínement en rotation dudit rotor (5),
    caractérisé en ce que
    le rotor (5) supporte une multiplicité de disques (7) coaxiaux successifs, chaque disque (7) comportant une pluralité de trous (8), et
    le carter (2) supporte une multiplicité de disques (10) coaxiaux successifs, chaque disque (10) comportant un orifice (11) central pour le passage du rotor (5) et une pluralité de trous (13),
    les disques (7) du rotor (5) et les disques (10) du carter (2) étant mutuellement alternés axialement et écartés les uns des autres par des intervalles (d) respectifs.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des trous (8, 13) sont répartis circulairement au voisinage de la périphérie d'au moins certains disques (7) du rotor (5) et/ou certains disques (10) du carter (2).
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que des trous (8, 13) sont répartis circulairement en dehors de la périphérie d'au moins certains disques (7) du rotor (5) et/ou certains disques (10) du carter (2).
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des trous (8) d'au moins certains disques (7) du rotor (5) et/ou des trous (13) d'au moins certains disques (10) du carter (2) sont de forme ronde.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des trous (8) d'au moins certains disques (7) du rotor (5) et/ou des trous (13) d'au moins certains disques (10) du carter (2) sont de forme non ronde.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des trous (8, 13) d'au moins certains disques (7, 10) adjacents respectivement du rotor (5) et du carter (2) sont centrés sur des circonférences respectives sensiblement identiques.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que des trous (8, 13) d'au moins certains disques (7, 10) adjacents respectivement du rotor (5) et du carter (2) sont centrés sur des circonférences respectives sensiblement différentes.
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les trous (8, 13) d'au moins certains disques (7, 10) adjacents respectivement du rotor (5) et du carter (2) sont en nombres identiques.
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les trous en vis-à-vis d'au moins certains disques adjacents respectivement du rotor et du carter sont en nombres différents.
  10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les intervalles (d) entre les disques (7, 10) successifs appartenant alternativement au rotor (5) et au carter (2) sont égaux sur au moins un tronçon axial.
  11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les intervalles (d1, d2, d3) entre les disques (7, 10) successifs appartenant alternativement au rotor (5) et au carter (2) diffèrent sur au moins deux tronçons axiaux (T1, T2, T3).
  12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les intervalles (d) entre les disques (7, 10) successifs appartenant alternativement au rotor (5) et au carter (2) varient progressivement sur au moins un tronçon axial.
  13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les trous (8, 13) d'au moins certains disques (7, 10) adjacents appartenant respectivement au rotor (5) et au carter (2) ont des sections sensiblement identiques sur au moins un tronçon axial.
  14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les trous (8, 13) d'au moins certains disques (7, 10) adjacents appartenant respectivement au rotor (5) et au carter (2) ont des sections sensiblement non identiques.
  15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le carter (2) comporte une entrée (3) unique pour l'admission d'un écoulement formé par la réunion d'au moins deux produits primaires.
  16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le carter (2) comporte au moins deux entrées pour l'admission des produits primaires respectifs à mélanger.
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